一种海绵城市规划建设BIM建模方法
技术领域
本发明涉及城市规划领域,特别是一种海绵城市规划建设BIM建模方法。
背景技术
海绵城市是指在系统视角,借助低影响开发技术,运用“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施,管理城市的雨水资源,形成良性水文循环的城市建设模式。
BIM(Building Information Modeling,建筑信息模型)是一种多维模型信息数据集成技术,其可利用数字化模型中存储的信息在建设项目规划、设计、施工、运营阶段进行项目分析、模拟及管理等。
传统以二维地图为基础进行海绵城市规划建设管理,将管理对象简化为平面上的质点,无法呈现质点内部的实景情况,更无法对质点所代表的具体项目进行布局、设计。当前对海绵城市规划建设的管理工作基本采用传统二维地图进行管理,缺乏直观展示、信息断层、多方工作难以协调等问题,阻碍了海绵城市建设的推进。现阶段蓬勃发展的BIM技术应对海绵城市规划建设管理中一系列问题的有力手段。但目前如何结合BIM技术构建可视化的海绵城市规划建设三维立体模型(地下+地上),对海绵控制指标进行直观可视化跟踪管理,尚无可借鉴的案例。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提出一种海绵城市规划建设BIM建模方法,能够通过提取及组合所存储的数据,实现信息共享与海绵控制指标的跟踪、管理。
本发明采用以下方案实现:一种海绵城市规划建设BIM建模方法,包括以下步骤:
步骤S1:提供基础数据,并对所述基础数据进行预处理;
其中,所述基础数据包括地理信息、dwg地形数据文件、城市规划与设计信息、工程项目设计信息、地理坐标系和投影坐标系;
步骤S2:将所述地理坐标系和所述投影坐标系统一通过ArcGIS转换成城建坐标系;
步骤S3:根据BIM建模标准采用AutoCAD Civil 3D构建地形模型,成果文件为.dwg,通过Autodesk Civil 3D软件中的格式转换器导出.fbx格式;
步骤S4:提供地下雨污管线数据库文件,根据BIM建模标准,采用TrimbleSketchUp构建三维管线模型,成果文件为.skp,通过Trimble SketchUp软件中的格式转化器导出.dae格式;
步骤S5:根据BIM建模标准,采用Autodesk 3dsMax构建场景模型,成果文件为.max,通过Autodesk 3dsMax软件中的格式转化器导出.3ds格式;
步骤S6:根据BIM建模标准,采用Autodesk Revit构建已规划设计但未建成的海绵设施的精细模型,成果文件为.rvt,通过二次开发生成.js格式;
步骤S7:根据BIM建模标准,采用Bentley Context Capture构建已建的海绵设施精细模型,并利用无人机倾斜摄影方法对实景进行航拍;
步骤S8:对步骤S3至步骤S7构建的各个模型进行人工修正,用以形成各个独立完善的模型;
步骤S9:开发模型集成框架;将步骤S8中修正后的模型进行成果导入,集成最终的模型。
进一步地,步骤S3所述采用AutoCAD Civil 3D构建地形模型具体内容为:所述Autodesk Civil 3D根据dwg地形数据文件,确定地形的等高线及高程点,从而创建地形曲面,进一步生产地形曲面的成果。
进一步地,步骤S4所述构建三维管线模型的具体内容为:将地下雨污管线数据库文件导入microsoft sql server数据库即雨污管线.mdb文件,,生成管道信息表,所述Trimble SketchUp再读取该管道信息表,生成三维管线。
进一步地,所述步骤S5的具体内容为:根据建立场景模型的精细程度分为粗略模型与材质贴图模型;首先根据dwg标识建筑轮廓及建筑高度,创建体块模型;然后根据提供的项目效果图和施工图在所述Autodesk 3dsMax中创建,修整所述体块模型的比例和大小,模型赋予材质贴图,并调整材质参数,即得到建筑模型。
进一步地,所述步骤S6的具体内容为:根据所述dwg地形数据文件,创建项目样板,建立不同的建筑模型视图。
进一步地,所述步骤S9具体包括以下步骤:
步骤S91:将修正后的各模型导入所述模型集成框架,并校验两者格式是否兼容,若兼容则集成最终模型,否则执行步骤S92;
步骤S92:将修正后各模型数据格式转换为能够导入所述模型集成框架的格式或者优化所述模型集成框架,使之兼容修正后的各模型;
步骤S93;将步骤S92中转换数据格式后的各模型数据和优化后的模型集成框架集成为最终模型。
与现有技术相比,本发明有以下有益效果:
(1)本发明可实现海绵城市建设片区从源头(地表的雨水花园等LID设施)、过程(地下的排水管网、调蓄池等设施)、末端(地上的湖体、河道等)全过程进行三维立体(地下+地上)可视化管理。
(2)本发明构建海绵BIM过程中采用的三维实景技术,使构建的实景模型具有高精度、真实直观等优点,成果可用于后期运营维护、改造设计,且建模成本大大降低。
(3)本发明利用海绵BIM作为载体,可存储并集成海绵城市建设全生命周期过程的多类信息,并实现信息共享与挖掘利用,同时也为构建多专业协同数字化设计平台、实现多方协同办公奠定基础。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图。
图2为本发明实施例的模型集成流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示,本实施例提供了一种海绵城市规划建设BIM建模方法,包括以下步骤:
步骤S1:提供基础数据,并对所述基础数据进行预处理;
其中,所述预处理是将地形dwg数据导入Autodesk Civil 3D中,降低数据精度(软件自带功能),排除测量出差点(软件自带功能),统一各类数据资料的坐标与单位,分类整理保存;
其中,所述基础数据包括地理信息、dwg地形数据文件、城市规划与设计信息、工程项目设计信息、地理坐标系和投影坐标系;
首先收集建模区域范围内的地理信息、城市规划与设计信息、具体工程项目设计信息、区域海绵系统化方案等,如dwg地形数据文件、GIS数据、地下雨污管线数据库文件、项目效果图、施工图等,然后将收集的数据进行整合、梳理、剔除错误信息。对于航空拍摄数据需要进行影像匀光匀色处理、畸变查校正等预处理。
步骤S2:将所述地理坐标系和所述投影坐标系统一通过ArcGIS转换成城建坐标系;能够更便捷地在海绵城市规划建设BIM建模与后期运营中融入新的模型与信息。
其中,所述转换是指通过arcgis中的数据管理工具-投影和变换-要素-投影,将经纬度坐标系数据转换为城建坐标系;
其中,常见坐标系包括地理坐标系、投影坐标系及城建坐标系。其中地理坐标系(GCS)是使用三维球面来定义地球上的位置;投影坐标系则是球面坐标转化为平面坐标的过程;城建坐标是当地以国家某个控制点为坐标原点建立。为了更便捷地在海绵城市规划建设BIM建模与后期运营中融入新的模型与信息,将地理坐标系、投影坐标系等不同坐标系的信息统一转化成城建坐标系。
步骤S3:根据BIM建模标准采用针对性建模方法分别构建地形模型、管线模型、场景模型、重点海绵设施精细模型等。所述BIM建模标准,包括模型命名规则、建模深度要求、模型及文件格式和模型更新规则等各方面要求;
其中,所述BIM建模标准是指国家规定行业内的统一标准;
使用AutoCAD Civil 3D构建地形模型,以AutoCAD图形作为基础数据创建地形曲面,成果文件为.dwg,通过Autodesk Civil 3D软件中的格式转换器导出.fbx格式;Civil3D根据dwg地形数据文件,确定地形的等高线及高程点,从而创建地形曲面,进一步生产地形曲面的成果;
使用Trimble SketchUp(建筑草图大师)构建管线模型,成果文件为.skp,通过Trimble SketchUp软件中的格式转化器导出.dae格式;以现状雨污水管线为数据源创建三维管线。将地下雨污管线数据库(.mdb)文件导入microsoft sql server数据库即前期收集的雨污管线.mdb文件,生成关键信息生成管道信息表,再读取该管道信息文件,在SketchUp中生成三维管线;
使用Autodesk 3dsMax构建场景模型,成果文件为.max,通过Autodesk 3dsMax软件中的格式转化器导出.3ds格式;将区域内的建筑小区、公园绿地、河道、道路等创建出来,实现可视化,完成场景模型的表达。根据建模精细程度分为粗略模型与材质贴图模型,粗略模型根据dwg标识建筑轮廓及建筑高度,创建体块模型,一般精细模型是根据收集到的项目效果图、施工图,在3dsMax中创建,修整模型细节、比例、大小,模型赋予材质贴图,并调整材质参数,即得到建筑模型。
其中,所述的dwg是指将建筑shp数据导出得到的dwg;
其中,所述对模型赋予材质贴图,是指模型体块模型创建后,其只会显示默认的颜色,此时可选取合适的材质贴图,赋予模型,使其更接近真实观感。
用Autodesk Revit构建已规划设计但未建成的生态驳岸、雨水花园、植草沟、屋顶绿化等海绵设施的精细模型,成果文件为.rvt,通过二次开发生成.js格式;根据dwg数据文件,创建项目样板,建立不同的建筑模型视图,创建主体场馆BIM模型及周边停车场、道路、人行道等周边设施;
用Bentley Context Capture创建已建成的生态驳岸、雨水花园、植草沟、屋顶绿化等海绵设施精细模型,通过简单连续的影像生成超高密度点云,并在此基础上生成基于真实影像纹理的高分辨率实景三维模型。结合无人机倾斜摄影技术对实景进行航拍。对航拍数据进行预处理之后,进行空中三角测量,然后构建模型,包括数据分块、点云匹配、TIN网构建、纹理贴图。或利用地面三维激光扫描仪获取的空间数据,进行三维空间地物可视化建模。
步骤S4:由软件生成的初步模型可能存在一定偏差,因此需要进一步进行人工调整,形成各独立完善模型。如Civil 3D软件生成的地形模型可能存在一定偏差,如数据读取错误、连线断裂、重叠等,因此需要人工进一步修正完善。对地形模型、管线模型、场景模型、重点海绵设施精细模型等各个模型进行人工修正,用以形成各个独立完善的模型;
步骤S5:将步骤S4中修正后的模型进行成果导入,集成最终的模型。开发模型集成框架,并将上述各独立完善模型成果导入、集成为最终模型。模型集成框架应兼容上述各独立完善模型成果数据格式,若不满足,则将上述各独立完善模型成果数据格式转化为可导入模型集成框架的格式,或者优化模型集成框架,使之兼容上述各独立完善模型成果数据格式。具体流程如图2所示。
其中,所述开发模型集成框架的方法是基于WebGL的three.js开源三维引擎,能够实现在网页端浏览多种三维模型数据格式,步骤是:1、对于three.js现有支持的数据格式,如3ds,fbx,dae可直接导入引擎显示;2、对于尚不支持的数据格式,如revit成果文件(.rvt)则需要借助二次开发的方式,将模型转换为.js格式后导入引擎显示;
其中,所述成果导入集成最终的模型,是利用three.js搭建一个空白场景,添加灯光相机,将处理好的地形模型(fbx)、管线模型(dae)、场景模型(3ds)、BIM模型(js)导入场景。通过在该场景中设置标签热点,能够链接到实景三维场景中。
较佳的,本实施例提出海绵城市建设不同场景采用针对性BIM软件进行建模,综合协调建模成果,提高建模效率,快速创建大尺度海绵城市BIM(含建筑、道路、河道、LID设施、综合管廊、排水管网、绿地系统、地铁等)。提出利用三维实景建模技术和Revit软件来构建精细尺度海绵设施(含源头、过程、末端全过程)的三维立体(地下+地上)可视化模型的方法。开发模型集成框架,并将初步完善模型成果导入、集成为最终模型。
特别的,本实施例构建海绵城市设施(含源头、过程、末端全过程)的三维立体(地下+地上)可视化模型的方法,储存并集成海绵城市建设生命期过程的多类信息,实现各参与方进行模型浏览、专项操作及互动,能够通过提取及组合所存储的数据,实现信息共享与海绵控制指标的跟踪、管理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。